[發(fā)明專利]一種渦輪葉片主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710065831.0
• 申請(qǐng)日: 2017-02-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106893855B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯金忠;段海峰;盧海飛;羅開(kāi)玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D10/00
• 分類號(hào): C21D10/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種渦輪葉片主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化方法，其特征在于：采用相同波長(zhǎng)、脈寬、光斑直徑、脈沖能量的兩束激光束異步對(duì)渦輪葉片主導(dǎo)邊進(jìn)行雙面激光沖擊強(qiáng)化，即用一束激光束沿葉片主導(dǎo)邊正面進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化，延遲一段時(shí)間t后在相同位置采用另一束相同參數(shù)的激光束在背面進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化，葉片主導(dǎo)邊正面和背面激光沖擊強(qiáng)化的起始點(diǎn)和沖擊路徑相同；對(duì)于主導(dǎo)邊同一位置正面和背面兩束激光的時(shí)間差小于正面沖擊波傳播到葉片背面所需的時(shí)間且正面激光束在先，依照這種雙面異步?jīng)_擊方法連續(xù)對(duì)葉片進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化，直至葉片主導(dǎo)邊正面和背面全部沖擊區(qū)域沖擊完成；

具體步驟如下：

(1)根據(jù)渦輪葉片的材料和厚度確定其主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化的延遲時(shí)間t；

(2)用激光束對(duì)渦輪葉片主導(dǎo)邊正面進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化；

(3)葉片主導(dǎo)邊正面激光沖擊強(qiáng)化的起始點(diǎn)沖擊后開(kāi)始計(jì)時(shí)，延遲t秒后，第二束激光束開(kāi)始對(duì)葉片主導(dǎo)邊背面相同位置進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化；

(4)依照這種雙面異步?jīng)_擊方法連續(xù)對(duì)葉片主導(dǎo)邊進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化，直至葉片主導(dǎo)邊正面和背面全部沖擊區(qū)域沖擊完成，整個(gè)激光沖擊強(qiáng)化過(guò)程結(jié)束；

步驟(1)中，渦輪葉片主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化的延遲時(shí)間t取為0<t<t₀，從而使得激光在正面和背面誘導(dǎo)的沖擊波在葉片內(nèi)部距葉片正面處相遇，其中L為葉片厚度，C₀為應(yīng)力波的波速；t₀為材料內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力波傳播到材料底部的時(shí)間，t₀＝L/C₀，式中E為彈性模量，υ為泊松比，ρ為渦輪葉片材料密度；

激光沖擊強(qiáng)化峰值壓力P滿足2V_HEL<P<2.5V_HEL時(shí)，工件可以獲得最大的塑性變形，為獲得更好的激光沖擊強(qiáng)化效果，使沖擊波峰值壓力滿足2V_HEL<P<2.5V_HEL，且光斑邊緣的壓力值P(R)>V_HEL，從而使葉片獲得最大的塑性變形；V_HEL為葉片材料的Hugoniot彈性極限(HEL)，V_HEL滿足公式：式中，υ為泊松比；為葉片材料在動(dòng)態(tài)載荷下的屈服強(qiáng)度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種渦輪葉片主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化方法，其特征在于：步驟(2)中，激光沖擊強(qiáng)化加工參數(shù)為：激光能量1-50J，激光脈寬10-40ns、重復(fù)頻率0.5-10Hz；光斑直徑D＝1-6mm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種渦輪葉片主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化方法，其特征在于：激光沖擊強(qiáng)化峰值壓力由下式得出

其中，α為內(nèi)能的分配系數(shù)，取為0.1，I₀為激光功率密度，E為激光能量(J)，d為光斑直徑(cm)，τ為激光脈寬(ns)，Z為折合聲阻抗，Z_target為靶材聲阻抗，Z_overlay為約束層聲阻抗，滿足

4.如權(quán)利要求1所述的一種渦輪葉片主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化方法，其特征在于：激光光強(qiáng)服從高斯分布，壓力脈沖的時(shí)空分布情況用如下準(zhǔn)高斯公式表示：P(x,y,t)＝Pexp[-(x²+y²)/2R²]，式中，x，y為表面坐標(biāo)，R為光斑半徑。

5.如權(quán)利要求1所述的一種渦輪葉片主導(dǎo)邊雙面異步激光沖擊強(qiáng)化方法，其特征在于：葉片主導(dǎo)邊正面和背面激光沖擊強(qiáng)化的橫向、縱向搭接率均為50％。